JP3000944B2 - 半導電性部材および半導電性クリーニング兼除電ブレード - Google Patents

半導電性部材および半導電性クリーニング兼除電ブレード

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，レーザプ
リンター，ファクシミリ，これらの複合ＯＡ機器等の電
子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置において
用いられる半導電性部材に関する。より具体的には、感
光体や誘電体等の被帯電体表面に押圧して被帯電体表面
を均一に帯電処理する帯電部材の他、転写部材，加圧定
着ロール，除電部材等の画像形成プロセスの諸工程にお
いて用いられる半導電性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】一連の画像形成プロセスは、静電気の制
御によって成り立っている技術であることは広く知られ
ている。すなわち、帯電，露光，現像，転写のように静
電気を直接制御する工程ばかりでなく、定着，排紙工程
においても静電気制御（主として除電）を行わねばなら
ないことがある。そのためには、体積固有抵抗値で１０
5 〜１０14Ωcmの範囲にある抵抗の均一な部材が要求さ
れる。画像形成の分野で用いられる部材は一般に導電部
と抵抗制御部とからなり、部材の形状、大きさによって
抵抗値が異なるので、体積固有抵抗値で示すならば、一
般に導電部では１０8Ωcm 以下の材料が、抵抗制御部で
は１０5 〜１０14Ωcmの材料が選択されている。導電部
の機能はアースへの接地や電流の供給（電源への接続）
であり、抵抗制御部はそれぞれの部材の機能に応じて抵
抗制御がなされている。一般に、材料の体積固有抵抗値
は、カーボンブラック等の導電化剤を用いることによっ
て１０3 Ωcm以下の領域、および絶縁性の高分子材料を
用いることによって１０14Ωcm以上の領域については比
較的容易に調整可能である。しかし、平均値として見掛
け上の体積固有抵抗値がたとえ上述の１０5 〜１０14Ω
cmの範囲にあったとしても、抵抗の均一性に劣ることが
多く、画像形成の分野に有用な領域において抵抗を均一
に調整することは技術的に困難な点が多い。
【０００３】画像形成装置に用いられる部材は、一般に
ロール形状の半導電性部材が好適に使用されるが、ベル
ト，フィルム，ブレード，ブラシ等の形状のものも使用
されている。かかる半導電性部材の一例としては、電子
写真感光体を帯電させるのに各種のゴム材料ないしポリ
マー材料から構成した帯電ロールが、例えば特開昭６３
−１４９６６９号公報に開示されている。また、ロール
や被覆層の電気抵抗値をどの程度の範囲に調整すれば、
有効な帯電量が得られるかについても多くの提案がなさ
れている。確かに、カーボンブラック等の導電化剤と混
練して、電気抵抗値を所定の範囲に調整したゴム材料を
芯金に巻き付けて成形・加硫した導電性弾性ロールによ
って、充分な帯電量が容易に得られる。また、ロールま
たはブレード形状の導電性弾性体を用いた接触帯電部材
においては、感光体等の被帯電体と均一な接触を得るた
めに、帯電部材における弾性体のゴム硬度をＪＩＳ Ａ
で４０°以下とすることはよく知られている。低硬度の
帯電部材として、低硬度ミラブルシリコーンゴムや各種
炭化水素系ゴムに各種軟化剤を配合したものを用いるこ
とも知られている。
【０００４】しかし、これらのゴム材料はいずれも移行
性の低分子量物質を含有している。そのため、帯電部材
が例えば感光体と長期にわたって接触した場合、感光体
へ移行した物質が原因となって黒筋や白抜け等の画像欠
陥が発生するという問題がある。また、帯電部材を転写
器に適用した場合、用紙等の転写材の裏面を汚染するこ
とにもなる。すなわち、従来の半導電性部材、特に帯電
部材にあっては、第一の問題点として、接触帯電部材の
硬度を低く抑えつつ低硬度の帯電部材を用いた場合、軟
化剤等の被帯電体への移行が避け難いという問題があ
る。第二の問題点としては、炭化水素系ゴムのうち、例
えばＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）のような永久
歪み特性が不良の材料で構成したロールを被帯電体と接
触したまま長期間放置しておくと、ロールが変形してし
まい、帯電が正常に行われなくなるという不都合があ
る。第三の問題点としては、被帯電体表面にピンホール
があいていてアルミニウム等の導電性ドラムが露出して
いるような場合、帯電ロールを用いて帯電処理を行う
と、ピンホール部分に大電流が急激に流れて、帯電ロー
ルが瞬時に破壊されてしまう。同時に、被帯電体はロー
ル部材との接触部分が帯電不良となるため、コピー用紙
上に一直線の黒筋が発生してしまう。さらに、第四の問
題点として、低温低湿環境での連続運転時、とりわけＬ
ＥＤ等による露光除電を行いながら連続運転を実施する
と、電気抵抗が大幅に上昇して帯電不良が発生するとい
う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような問題点に
関しては、従来から多くの対策が提案されている。第一
の問題点に対処するために、例えば特開平２−３１１８
６７号公報には、ノルボーネンゴム等の炭化水素系合成
ゴムにケッチェンブラツクおよび軟化剤としてナフテン
系オイルを配合した導電性弾性体層上に、Ｎ−メトキシ
メチル化ナイロンを主体とする導電剤含有の軟化剤移行
防止層を被覆した導電性ロールが提案されている。しか
し、このロールにおいては、移行防止効果が不充分であ
り、移行防止層上の抵抗調整層の厚みが少なくとも５０
μｍ必要である。そのため、ロールの硬度が上昇すると
共に、被膜形成時の生産性も著しく低いという問題があ
る。特開平３−２４９７７７号公報には、シリコーンゴ
ムにカーボンブラックを分散させた弾性層がＮ−メトキ
シメチル化ナイロンを主体とする表面層で被覆され、ロ
ーラ跡と呼ばれるブリード現象を防止するようにした帯
電部材が提案されている。しかし、この帯電部材におい
ては、表面層の厚みを薄くすることができるものの、Ｎ
−メトキシメチル化ナイロンは電気抵抗の環境依存性が
大きく、帯電ムラやリーク欠陥が発生しやすいという問
題がある。
【０００６】特開平４−１２０５６４号公報には、シリ
コーンゴムに吸油量８０ml／100g以下のカーボンブラッ
クを分散させた下層の抵抗層上に、導電粒子を樹脂また
はゴム中に分散させた上層の抵抗層を被覆した帯電部材
が提案されており、上層を形成する材料としてポリウレ
タンが開示されている。しかし、この帯電部材において
も、電気抵抗の均一性と環境安定性に劣り、感光体表面
に帯電部材を１ヶ月間以上接触させると、感光体とのタ
ックが発生するという問題がある。また、上層と下層を
シランカップリング剤を介して接着すれば、良好な接着
性が得られると同公報に記載されているように、シリコ
ーンゴム層と上層との密着性に乏しく、接着加工に特別
の処理工程が必要なばかりでなく、長期使用中に膜の剥
離が生じやすいという問題もある。特開平６−２５４３
１号公報には、低重合度シロキサンおよび無官能シリコ
ーンオイルの合計濃度が５０００ｐｐｍ以下のシリコー
ンゴムコンパウンドをローラ状に架橋・成形した後、真
空加熱処理して上記シロキサンやオイル等の移行性成分
を除去した電子写真用シリコーンゴムローラおよびその
製造方法が提案されている。しかし、この方法は、成形
前後に移行性成分の除去工程が必要であるため生産性が
著しく低く、かつブリード防止効果が必ずしも充分では
ないという問題がある。
【０００７】第二の問題点に対しては、前記ＳＢＲ等を
避けてシリコーンゴム，フロロシリコーンゴム等を用い
れば、ニップ部が変形することのない良好な結果が得ら
れることは、各種の文献から公知である。第三の問題点
に対しては、体積固有抵抗値が１０6 〜１０10Ωcm、好
ましくは１０7〜１０9Ωcmの抵抗制御層を設けるのが一
般的である。例えば、特開平１−１４２５６９号公報に
は、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴ
ム（ＥＣＯ）からなる体積抵抗率×厚みが１０5〜１０7
Ωcm2 の抵抗層を導電性弾性体層上に被覆した導電性ロ
ールが提案されている。つまり、汎用高分子材料として
は最も電気抵抗の低いＥＣＯを用いて帯電を可能とし、
かつ絶縁破壊を防止しようとするものである。特開平２
−１９８４７０号公報には、繰り返し単位中にエーテル
結合を有する高分子化合物に過塩素酸塩を含有させた半
導電性ロールが提案されている。この半導電性ロール
は、エーテル結合に与る酸素原子に過塩素酸塩が配位し
ているため、低湿環境下においても抵抗の上昇が小さい
としている。また、特開平７−２８３０１号公報には、
第四級アンモニウムや過塩素酸塩を添加したイオン導電
系発泡体よりなる体積抵抗率１０6〜１０8Ωcmの基層
と、その上に保護層を設けた導電性ロールが提案されて
いる。この導電性ロールは、基層自体が中抵抗化されて
いるため、電圧印加許容幅が広くなって、画像欠陥が防
止されるとしている。
【０００８】さらにまた、ゴム材料ないしポリマー材料
にカーボンブラックを分散させただけのロールにおいて
は、抵抗の均一性に問題のあることが多く、帯電ムラと
いう現象を生じることがある。したがって、抵抗の均一
性を確保する意味でも抵抗制御層の役割は大きい。特開
平４−１４０７０号公報には、二塩基カルボン酸とジオ
ールとω−アミノカルボン酸とからなるポリエステルア
ミドを樹脂層とする新規な提案もなされているが、未だ
実用化には至ってない。近年、“制電樹脂”と称してポ
リエーテルアミド、ポリエステルアミド等のグラフト共
重合樹脂が市販されている（例えば、梅田，末沢、プラ
スティックスエージ、４０(４)，１０４（１９９４）参
照）。これらの樹脂は、静電気による塵埃の付着等を引
き起こしがちな絶縁性の高い樹脂とブレンドして永久静
電防止作用を有するもので、ＯＡ機器筺体をはじめとし
て広く利用されている。これらの樹脂の体積固有抵抗値
は１０9Ωcm 程度であり、前記抵抗制御層の構成材料と
して使用可能な範囲にある。
【０００９】しかしながら、上述の材料を抵抗制御層の
構成材料とした場合、次のような問題のあることが判明
した。すなわち、実際に市販のＥＣＯを抵抗層とする導
電性ロールでは、電気抵抗の環境依存性が大きく、環境
の変化によって帯電性能に差があって、低温低湿環境で
は帯電電圧が低く、高温高湿環境ではピンホールリーク
が発生しやすい。特に、低温低湿環境では抵抗制御層が
本来の機能を果たすことができない。また、イオン導電
系の導電性ロールでは、高分子材料への過塩素酸塩等の
イオン導電化剤の配位によって、ロールの電気抵抗が低
下する。そのため、低温低湿環境での初期的な帯電不良
は解消するが、連続運転時に更にまた深刻かつ重大な欠
点を露呈する。すなわち、イオン導電系においてすら、
前記第四の問題点として挙げたように、低温低湿環境に
おいて、繰り返し使用時にロールの抵抗が次第に大きく
なり、ついには帯電不良が発生することがある。さら
に、前記制電樹脂を抵抗制御層の構成材料とした帯電ロ
ールでは、絶縁破壊防止の点では効果があるが、抵抗が
高すぎるためか、低温低湿環境下では感光体の帯電不良
が発生する。
【００１０】ところで、転写工程においては、一般に帯
電工程よりも電気抵抗の高い転写部材が使用される。こ
の転写部材も、体積固有抵抗値が１０10〜１０14Ωcmの
範囲にある発泡ポリウレタン等のゴムロール自体、また
はその表面に保護層を被覆したロールが使用される。し
かしながら、このような転写ロールにおいても、抵抗制
御の問題が未だ解決されてない。すなわち、ロールの抵
抗をカーボンブラック等の微粒子状導電性粉体を分散さ
せて制御しようとすると、導電性粒子間のストラクチャ
ーが強固で分散しにくいためか、表面抵抗のバラツキが
大きく、転写ムラが発生して実用に耐えられない。ま
た、市販の制電樹脂は、体積固有抵抗値の面では好まし
いが、硬度が高すぎて適正なニップを形成することがで
きず、弾性体層を構成する材料としての硬度が使用不可
能な範囲にある。この制電樹脂は、例えば導電性発泡ウ
レタンゴム上に被覆する材料としては使用可能である
が、抵抗の環境依存性が大きく、結果として転写性の環
境依存性が大きく実用に耐えられない。
【００１１】定着工程においては、転写紙上のトナー像
を加熱する加熱ロールとこれに押圧される加圧ロールと
から定着装置が構成されることが多い。このような定着
装置において、加圧ロールの表面保護層が絶縁性である
と、静電気が蓄積してトナーが加熱ロールに付着すると
いう現象が発生する。これを防止するために、適度の導
電性を付与した被覆層を設けることが多い。この被覆層
の電気抵抗の環境依存性が大きいと、トナーのオフセッ
トを誘起することになる。前記制電樹脂は、加圧ロール
としての体積固有抵抗値の面では好ましいが、上述の転
写ロールの場合と同様に、弾性体層の硬度が使用不可能
な範囲にある。例えば、導電性発泡ウレタンゴムロール
の被覆材料としては使用可能であるものの、やはり抵抗
の環境依存性が大きく、結果として環境変動によってト
ナーオフセットが発生し、実用に耐えられない。さら
に、帯電した転写紙や被帯電体表面の除電を行うのに適
切な材料は、上述と同様の理由により未だ存在しない。
【００１２】このように、電子写真装置や静電記録装置
等の諸工程に用いられる部材の抵抗制御を総合的に満足
のできる構成材料は、未だないのが現状である。そこ
で、本発明の目的は、上述の従来技術の現状に鑑み、電
気抵抗の環境依存性の小さい半導電性部材およびその製
造方法を提供することにある。さらに、本発明の目的
は、ｉ）均一なニップを形成することによって被帯電体
表面に均一な帯電が得られ、ii）柔軟な弾性層を設けて
もなおかつ被帯電体への移行性成分の移行を阻止し、ii
i)永久歪み変形による帯電不良を発生せず、iv）電気抵
抗の環境依存性が小さく、低温低湿環境下でも帯電不良
が発生せず、ｖ）かつ低温低湿環境下での繰り返し使用
時においても、抵抗が安定していて帯電不良が発生せ
ず、vi）生産性に優れた半導電性帯電部材を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、電気抵抗
の環境安定性に優れた半導電性部材を実現すべく、主と
して画像形成装置における半導電性部材の抵抗制御に適
合した材料を鋭意探求してきたところ、イオン導電性材
料は一般に電気抵抗の環境依存性が大きいとされていた
にもかかわらず、スルホン酸基等のイオン性セグメント
を分子内に有するポリウレタンアイオノマーを導電性層
の構成材料とすることにより、前記目的が達成され得る
ことを見い出したものである。かかる半導電性部材とし
ては、帯電部材，転写部材，加圧定着ロール，クリーニ
ング兼除電ブレード等が好適であって、特に半導電性部
材を帯電部材として使用する場合は、抵抗の環境依存性
が小さいだけでなく、低温低湿環境下で繰り返し使用し
ても帯電不良の発生がないことを見い出した。さらに、
シリコーンゴムとフッ素ゴムとは互いの密着性が優れて
いて、容易に低硬度の弾性体が形成される前者を導電性
ゴム層の構成成分として、そのゴム層上に後者を被覆し
たところ、低温低湿環境下でも高速適性を備えた帯電部
材が得られるだけでなく、帯電部材内部からの移行性成
分のブリードによる被帯電体の汚染がみられないことを
見い出した。本発明者らは、以上のような知見に基づい
て、本発明をなすに到ったものである。
【００１４】すなわち、本発明の半導電性部材は、電極
として機能する導電性基体と、その上に形成された導電
性層とからなり、前記導電性層は前記導電性基体表面に
形成された導電性弾性体層と前記導電性基体および導電
性層表面間の抵抗値を調整するため前記導電性弾性体層
の上に形成されたスルホン酸基、カルボキシル基および
第三級アミノ基あるいはこれらの塩から選ばれるイオン
性セグメントの少なくとも１種を分子内に有するポリウ
レタンアイオノマーを構成成分とする抵抗制御層と、前
記抵抗制御層を被覆する対磨耗性の導電性の表面層とを
有することを特徴とする。また、本発明の半導電性部材
は、ゴム材料および導電化剤を含有するゴム組成物を成
形し加硫して、導電性基体上に導電性ゴム層を形成する
工程と、上記ポリウレタンアイオノマーを含有する塗布
液を塗布し加熱して、上記導電性ゴム層上に抵抗制御層
を形成する工程により製造可能である。さらに、本発明
の半導電性部材は、導電性基体と、その上に形成した導
電性ゴム層と抵抗制御層とを有し、該抵抗制御層は上記
ポリウレタンアイオノマーを構成成分とし、該ポリウレ
タンアイオノマーのガラス転移温度が３０℃以下であ
り、かつその体積固有抵抗値が１０6〜１０9Ωcmの範囲
にあることを特徴とする。さらにまた、本発明の半導電
性部材は、被帯電体表面に押圧させた状態で電圧を印加
して被帯電体表面を帯電する帯電部材として使用可能で
あり、該半導電性部材は上記導電性ゴム層と抵抗制御層
との間に更に中間層を介在した少なくとも３層構造から
なり、該導電性ゴム層はシリコーンゴムを構成成分と
し、中間層はフッ素ゴムを構成成分とすることを特徴と
する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半導電性部材は、感光体や誘電体等の被帯電体
に押圧して被帯電体表面を均一に帯電処理する帯電部
材、被帯電体または中間転写体上のトナー像を転写材あ
るいは被帯電体上のトナー像を中間転写体に転写する転
写部材、転写材上の未定着トナー像を定着処理する加圧
定着ロール、被帯電体表面の残留電荷や転写材上の電荷
を除去する除電部材等の画像形成プロセスの諸工程に用
いられる。その層構造は、半導電性ロールとして使用す
る場合を例に挙げると、図１Ａ，Ｂに示すように、導電
性基体１ａ外周面に抵抗制御層を含む導電性弾性体層１
ｂが固定され、導電性弾性体層１ｂ上に表面層１ｃが被
覆されたものが使用可能である。前記導電性弾性体層１
ｂは２層または３層に形成可能である。したがって、半
導電性ロールとしては、また、図２Ａ，Ｂに示すよう
に、導電性ゴム層２ｂ，中間層２ｃおよび抵抗制御層２
ｄ、あるいは導電性ゴム層３ｂ，中間層３ｃ，抵抗制御
層３ｄおよび表面層３ｅで導電性基体２ａ，３ａ外周面
を順次被覆した３，４層構造とすることが可能である。
【００１６】ここで、前記抵抗制御層を含む導電性弾性
体層、導電性ゴム層，中間層，および抵抗制御層が、そ
れぞれ本発明における「導電性層」に相当する。また、
上記中間層２ｃ，３ｃは必要に応じて形成すればよく、
この層を不要とした層構造の場合、導電性弾性体層１ｂ
の下層をゴム層２ｂ，３ｂとし上層を抵抗制御層２ｄ，
３ｄとした層構成に対応する。すなわち、導電性弾性体
層１ｂの層構成は抵抗制御層を含む２層構成とすること
も可能である。さらに、表面層１ｃ，３ｅも必要に応じ
て形成すればよい。したがって、本発明の半導電性部材
は、３層から４層までの層構成を採用することができ
る。本発明の半導電性部材の導電性基体（１ａ，２ａ，
３ａ）は、半導電性部材の電極および支持部材として機
能するもので、例えばアルミニウム，銅合金，ステンレ
ス鋼等の金属または合金、クロム，ニッケル等で鍍金処
理を施した鉄，合成樹脂などの断面円形の棒状または管
状の導電性材質で構成される。
【００１７】次に、半導電性部材(１)の導電性弾性体層
（１ｂ）について詳述する。抵抗制御層を含む２または
３層構造とすることが可能な前記導電性弾性体層（１
ｂ）は、イオン性セグメントを分子内に有する後述のポ
リウレタンアイオノマー単独で構成することができる。
この場合、アイオノマーは、ポリイソシアネート等の多
官能性架橋剤で硬化されたゴム弾性を示す。前記導電性
弾性体層は、また必要に応じて、ポリウレタンアイオノ
マーと高抵抗のゴム材料および低抵抗の導電化剤の一方
または双方とから構成されてもよい。その場合は、通常
ゴム材料または導電化剤のいずれかを含有させることに
より、帯電部材、加圧定着ロール、除電部材等の使用目
的に応じて、適切な体積固有抵抗値およびゴム硬度に調
整される。例えば、半導電性部材を帯電部材として使用
する場合は、１０5〜１０9Ωcmの範囲にあることが好ま
しい。また、導電性弾性体層の厚さは、１〜５ｍｍの範
囲にあればよく、２〜４ｍｍの範囲にあることが好まし
い。弾性体層の厚さが１ｍｍ未満であると、導電性基体
の影響を受けるようになりニップの均一性が損なわれ
る。一方、厚さが５ｍｍより厚くなると、材料コストが
上昇するだけでなく装置が大型化する。
【００１８】適宜ブレンドされる前記ゴム材料として
は、特に限定されるものではないが、天然ゴム，イソプ
レンゴム，クロロプレンゴム，エピクロルヒドリン系ゴ
ム，ノルボーネンゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴ
ム，フッ素ゴム，アクリルゴム，ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＥＰ
ＤＭ，アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム等
が用いられ、これらのブレンド材料であってもよい。適
宜配合される前記導電化剤としては、カーボンブラッ
ク、グラファイト、アルミニウム，銅，ニッケル，錫，
ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫，
酸化インジウム，酸化チタン，酸化亜鉛，酸化錫−酸化
アンチモン複合酸化物，酸化錫−酸化インジウム複合酸
化物等の各種導電性金属酸化物、絶縁物質の表面を導電
化処理したものなどの微粉末を用いることができる。
【００１９】ここで、本発明におけるポリウレタンアイ
オノマーについて詳述する。前述したポリウレタンアイ
オノマーは、一般に有機ポリイソシアネートと長鎖ポリ
オール、必要に応じて更に鎖延長剤とを触媒の存在下に
反応させることによって得られる反応生成物が用いられ
る。また、イオン性セグメントは、好ましくは長鎖ポリ
オールおよび鎖延長剤の一方または双方に置換基として
導入される。有機ポリイソシアネートとしては、テトラ
メチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、３−メチル−１，５−ペンタンジイソシアネー
ト、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、水添トリレンジイソ
シアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添テ
トラメチルキシリレンジイソシアネート、水添ジフェニ
ルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネー
ト、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレン
ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネー
ト、２，６−トリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレ
ンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネー
ト、ジフェニル−４，４′−ジイソシアネート、２−ニ
トロジフェニル−４，４′−ジイソシアネート、３，
３′−ジメトキシジフェニル−４，４′−ジイソシアネ
ート、ジフェニルメタン−２，４′−ジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、
３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート、β，β−ジフェニルプロパン−４，４′
−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−４，４′−
ジイソシアネート、１，４−ナフチレンジイソシアネー
ト、１，５−ナフチレンジイソシアネート等の芳香族ジ
イソシアネート、これらの重合体、トリメチロールプロ
パン等のポリオール付加物、末端にイソシアネート基を
有するポリイソシアネートとポリオールとのプレポリマ
ーなどが挙げられる。
【００２０】長鎖ポリオールには、ａ）ポリエステルポ
リオール，ｂ）ポリカーボネートポリオール，ｃ）ポリ
エーテルポリオール、およびこれらの共重合ポリオール
がある。 ａ）ポリエステルポリオールは、二塩基酸や、そのエス
テル，酸ハライド，酸無水物等の反応性酸誘導体とグリ
コール，アミノアルコール等の単独または混合物との縮
合反応により得られるポリエステルポリオール，ポリエ
ステルアミドポリオールがある。上記二塩基酸として
は、コハク酸，アジピン酸，セバシン酸，アゼライン
酸，フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸，ヘキサヒ
ドロフタル酸，ヘキサヒドロイソフタル酸，ヘキサヒド
ロテレフタル酸，ナフタレンジカルボン酸等のジカルボ
ン酸，これらの反応性酸誘導体などが挙げられる。上記
グリコールとしては、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタ
ンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタ
ンジオール、ネオペンチレングリコール、１，６−ヘキ
サンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオー
ル、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメ
タノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイドまた
はプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。上記ア
ミノアルコールとしては、エタノールアミン，プロパノ
ールアミン，ε−アミノヘキサノール等が挙げられる。
また、上記グリコールの一部をヘキサメチレンジアミ
ン，イソホロンジアミン，キシリレンジアミン等のジア
ミンで置換することができる。さらに、ε−カプロラク
トン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるラクト
ン系ポリエステルポリオールも含まれる。
【００２１】ｂ）ポリカーボネートポリオールは、一般
には多価アルコールとエチレンカーボネート，ジメチル
カーボネート，ジエチルカーボネート，ジフェニルカー
ボネート等との脱アルコール（または脱フェノール）反
応などにより得られる。上記多価アルコールとしては、
エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−
プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−
ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペン
チレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、３−メ
チル−１，５−ペンタンジオール、１，８−オクタンジ
オール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコー
ル、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の単独また
はこれらの混合物が用いられる。
【００２２】ｃ）ポリエーテルポリオールとしては、エ
チレンオキサイド，プロピレンオキサイド，テトラヒド
ロフラン等を開環重合させて得られるポリエチレングリ
コール，ポリプロピレングリコール，ポリテトラメチレ
ンエーテル等、これらのコポリマー、さらに前記ポリエ
ステルポリオールやポリカーボネートポリオールを共重
合成分としたポリエステルエーテルポリオールが挙げら
れる。これらの長鎖ポリオールは、３００〜１００００
の分子量範囲にあることが望ましい。分子量が３００未
満では、イオン性セグメントが配位するポリウレタンア
イオノマー中の電荷担体であるポリオール成分の官能基
濃度が充分でなく、抵抗が高くなる。一方、分子量が１
００００より大きくなると、ポリオール成分に起因する
結晶化が部分的に生じ、電荷担体となる上記官能基にか
かるイオンセグメント運動が阻止され、イオン電導性が
阻害される。また、ポリオール構成成分の選択や重合度
の調整を行うことにより、導電性弾性体層(１ｂ)または
後に詳述する抵抗制御層(２ｄ，３ｄ)の抵抗を所望の範
囲に調整することができる。上述の長鎖ポリオールの中
でも、帯電部材に好適なポリオールとしては、脂肪族長
鎖ポリアルキレングリコール、とりわけ分子量が上記範
囲にあるポリエチレングリコール，ポリプロピレングリ
コール，両者の混合物または共重合体が好ましく用いら
れる。好適なポリオール成分としては、更にエチレンオ
キサイドやプロピレンオキサイドも包含される。
【００２３】鎖延長剤は、一般に分子量３００未満の分
子内に２個以上の活性水素を有する化合物であって、ポ
リオール，ポリアミン，アミノアルコール等が用いられ
る。具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−
ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペ
ンタンジオール、ネオペンチレングリコール、１，６−
ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオ
ール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサン
ジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビス
フェノールＡのエチレンオキサイドまたはプロピレンオ
キサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン
等のポリオール；ヘキサメチレンジアミン，イソホロン
ジアミン，キシリレンジアミン，メチレン−ビス（クロ
ロアニリン）等のポリアミン；エタノールアミン，プロ
パノールアミン，ε−アミノヘキサノール等のアミノア
ルコールなどが挙げられる。この他に水，尿素も鎖延長
剤として用いることができる。なお、鎖延長剤の全モル
数が長鎖ポリオールのモル数より多いと、凝集力の強い
ウレタン結合の割合が増加してポリウレタン中のハード
セグメントの割合が高まる。そのため、ポリウレタンア
イオノマーのイオン電導を阻害し、体積固有抵抗値が必
要以上に高くなる。したがって、鎖延長剤を使用する場
合は、そのモル数を長鎖ポリオールの合計モル数以下、
特に１／２以下とすることが好ましい。
【００２４】イオン性セグメントは、スルホン酸基、カ
ルボキシル基および第三級アミノ基あるいはこれらの塩
から選ばれ、下記の化学式で表される。
【化１】 （式中、Ｍ1，Ｍ2は、それぞれ水素原子または陽イオン
を示し、陽イオンのイオン価が２価以上の場合は、その
イオン価に応じた数のスルホン酸基またはカルボキシル
基がＭ1またはＭ2に結合する。Ｒ1，Ｒ2は、それぞれ置
換または非置換の炭化水素基を示す。Ｒ3，Ｒ4，Ｒ
5 は、同一でもあるいは異なっていてもよく、それぞれ
置換または非置換の炭化水素基を示し、これらの１つは
水素原子であってもよい。また、Ｘ- は陰イオンを示
す。） 前述したとおり、好ましくは上記イオン性セグメントを
置換した長鎖ポリオールおよび／または鎖延長剤と、有
機ポリイソシアネートとを反応させることにより、ウレ
タンポリマー中にイオン性セグメントの少なくとも１種
が導入される。イオン性セグメントが塩を示す場合は、
ポリウレタン化反応の前または反応終了後に、スルホン
酸基、カルボキシル基を各種塩基で中和したり、第三級
アミノ基に各種の酸を付加するかあるいは第三級アミノ
基を各種のハロゲン化物やスルホン酸エステル等で第四
級アンモニウム塩に変換することができる。
【００２５】スルホン酸基を有する長鎖ポリオールのモ
ノマー成分または鎖延長剤（イオン性セグメントを有す
るこれらの化合物を以下イオン性化合物という）として
は、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸、５−ス
ルホイソフタル酸、スルホコハク酸またはこれらカルボ
ン酸のモノメチル，ジメチルエステル等、あるいはこれ
らのナトリウム，カリウム等のスルホン酸アルカリ金属
塩，アンモニウム塩などが挙げられる。カルボキシル基
を有するイオン性化合物としては、２，３−ジヒドロキ
シプロピオン酸、２，２−ジメチロールプロピオン酸、
酒石酸、２−メチル酒石酸、２，３−ジヒドロキシイソ
酪酸、２，３−ジヒドロキシ−２−イソプロピル酪酸、
３，１１−ジヒドロキシミリスチン酸、９，１０−ジヒ
ドロキシステアリン酸、２，６−ジヒドロキシ−１，２
−ジヒドロ−４−ピリジンカルボン酸等、あるいはこれ
らのアルカリ金属塩，アンモニウム塩などが挙げられ
る。第三級アミノ基を有するイオン性化合物としては、
Ｎ−メチルジメタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノー
ルアミン、Ｎ−メチルジプロパノールアミン、Ｎ−メチ
ルジヘキサノールアミン、Ｎ−メチルジオクタノールア
ミン、これらのＮ−エチル置換化合物、Ｎ−プロピル置
換化合物、Ｎ−ブチル置換化合物、Ｎ−フェニル置換化
合物、３−ジメチルアミノ−１，２−プロパンジオー
ル、４−ジメチルアミノ−１，２−ブタンジオール、５
−ジメチルアミノ−１，２−ペンタンジオール、これら
のジエチルアミノ化合物、ｐ−（２−ヒドロキシメチル
−３−ヒドロキシプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリ
ン、ｐ−（３−ヒドロキシメチル−４−ヒドロキシブチ
ル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、これらのジエチルア
ニリン化合物、トリフェニルアミン化合物、Ｎ−（３−
ジメチルアミノプロピル）ジイソプロパノールアミン
等、あるいはこれらの塩酸，臭酸，硫酸，リン酸等の鉱
酸や各種有機酸の付加塩などが挙げられる。
【００２６】第四級アンモニウム塩は、塩化メチル，塩
化エチル，塩化プロピル，塩化ブチル，塩化ヘキシル，
塩化ドデシル，塩化ヘキサデシル，塩化オクタデシル，
クロロシクロヘキサン，クロロベンゼン，クロロトルエ
ン，塩化ベンジル等、あるいはこれらの臭化物，沃化物
等のハロゲン化物；メタンスルホン酸メチル，ベンゼン
スルホン酸メチル，ｐ−トルエンスルホン酸メチル，ア
セトンジスルホン酸ジメチル等、あるいはこれらのエチ
ルエステル，プロピルエステル，ブチルエステル，ヘキ
シルエステル，ヘプチルエステル，オクチルエステル，
２−メトキシエチルエステル，フェニルエステル等のス
ルホン酸エステルなどで、上記第三級アミノ基を四級化
することにより得られる。勿論、第一級，第二級アミン
等の別の含窒素化合物から公知の方法により第四級アン
モニウム塩を得ることもできる。具体的な第四級アンモ
ニウム塩としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジ（２
−ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、Ｎ−メ
チル−Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチ
ル）アンモニウムクロライド、Ｎ−エチル基がＮ−プロ
ピル基、Ｎ−ブチル基、Ｎ−ペンチル基、Ｎ−ヘキシル
基、Ｎ−ヘプチル基、Ｎ−オクチル基、Ｎ−ノニル基、
Ｎ−デシル基等に変換したアンモニウムクロライド、こ
れらのＮ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）アンモニ
ウムクロライド、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシブチル）
アンモニウムクロライド、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシ
ヘキシル）アンモニウムクロライド、Ｎ−（２−ヒドロ
キシエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）アンモ
ニウムクロライド等、上記Ｎ−メチル基が塩化メチル以
外の前記塩化物として例示した炭化水素基に変換したア
ンモニウムクロライド、あるいはアニオンのクロライド
がブロマイド，アイオダイド，ｐ−トルエンスルホネー
トに変換した塩などが挙げられる。
【００２７】以上の有機ポリイソシアネート、長鎖ポリ
オール、鎖延長剤およびイオン性化合物は、単独または
２種以上を混合して用いることができる。また、イオン
性セグメントを導入した長鎖ポリオールは、前述と同様
の理由により、３００〜１００００の分子量範囲にある
ことが望ましい。さらに、触媒としては、トリエチルア
ミン等の第三級アミン、酢酸カリウム，ステアリン酸亜
鉛等のカルボン酸金属塩、ジブチル錫ジラウレート，ジ
オクチル錫ジラウレート，ジブチル錫オキサイド等の有
機金属化合物などが挙げられる。
【００２８】本発明におけるポリウレタンアイオノマー
は、その１ｇ当たり０．００１〜１ミリモルのイオン性
セグメントを分子内に導入させておくことが適当であ
る。上記イオン性セグメントが０．００１ミリモル未満
では、ポリウレタンアイオノマー自体の抵抗がさほど低
下せず、１ミリモルより多くてもさほどの効果がない。
イオン性セグメントは、半導電性部材の導電性にかかわ
るイオンを供給する。しかし、事前の予想に反して、ポ
リウレタンアイオノマー中のイオン性セグメント濃度が
高すぎてもかえってアイオノマーの抵抗が上昇すること
を本発明者らは確認している。以上のようなポリウレタ
ンアイオノマーは、その体積固有抵抗値が１０6 〜１０
9Ωcm の範囲にあり、帯電部材等の前記部材における導
電性層として適切な抵抗領域にある。しかも、ポリウレ
タンアイオノマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は３０℃以
下であり、導電性層の構成材料として好適である。その
理由としては、ポリウレタンアイオノマー系の電導機構
はポリマーのセグメント運動によるイオン輸送に由来す
る伝導と推定され、Ｔｇが低いほどイオン電導に有利で
あり、とりわけ０℃以下であることが好ましい。セグメ
ント運動が常温で凍結されているようなＴｇが３０℃以
上の系では、導電性層に適合した体積固有抵抗値が得ら
れない。
【００２９】本発明の半導電性部材において、ポリウレ
タンアイオノマーのＴｇが低いことと関連して、被帯電
体表面へのタックが発生することがあり、その場合導電
性弾性体層を表面層(１ｃ)で被覆することが望ましい。
表面層はポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂等の耐磨耗
性の高い高分子材料から構成されることが好ましい。ポ
リアミド樹脂としては、水可溶性ナイロン，アルコール
可溶性ナイロンと称されている非晶質の樹脂が好適に用
いられる。例えば、東レ(株)から販売されているＡＱナ
イロンＡ−７０，Ａ−９０，Ｐ−７０等の水可溶性変性
ポリアミド樹脂や、アミランＣＭ−４０００，ＣＭ−４
００１，ＣＭ−８０００，ＣＭ−８３１，ＣＭ−８３
３，ＣＭ−８４２等のアルコール可溶性共重合ナイロン
が挙げられる。また、アミド基がＮ−メトキシメチル化
されたトレジンＥＦ−３０Ｔ，トレジンＧ−５５０（帝
国化学社製），Luckmide５００３（大日本インキ社
製），Ｔ−８ナイロン（ユニチカ社製）等も好適であ
る。これらのポリアミド樹脂は溶剤可溶性なので塗布法
による被膜の形成に適している。なお、Ｎ−メトキシメ
チル化ポリアミドを用いる場合は、ラウリン酸，クロト
ン酸，コハク酸，グルタール酸，乳酸等の触媒の存在下
に脱アルコール反応によって、ポリアミド自体を架橋さ
せてもよい。
【００３０】ポリウレタン樹脂としては、ハイウレタン
No.２０００，No.５０００，No. ５００１（日本油脂社
製）や、ニッポラン１２５，８００，１１００（日本ポ
リウレタン社製）等がある。また、フッ素樹脂変性ポリ
マーを用いると、半導電性部材の表面汚染を避けること
ができる。すなわち、カンペフロンＨＤ（関西ペイント
社製），ルミフロンシリーズ（旭硝子社製）と、ヘキサ
メチレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付
加物，トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロ
パン付加物等のポリオール付加ポリイソシアネート化合
物やメラミン樹脂等のアミノ樹脂とを反応させた架橋構
造の被膜も好適である。さらに、フッ化カーボンを導電
化剤とするフッ素ゴムや、本発明におけるポリウレタン
アイオノマーを単独で用いることもできる。表面層は、
前記導電化剤を分散させて導電性弾性体層(１ｂ)と同程
度の体積固有抵抗値に調整される。表面層の膜厚は２〜
５０μｍの範囲更には５〜４０μｍの範囲にあることが
好ましい。膜厚が２μｍより薄くなると長期の使用にお
いて半導電性部材が磨耗する恐れがあり、５０μｍより
厚いと半導電性部材の硬度が必要以上に上昇する。
【００３１】次に、３，４層構造からなる半導電性部材
(２，３)について詳述する。導電性ゴム層(２ｂ，３ｂ)
は、ゴム材料および導電化剤から構成される。ゴム材料
としては、導電性弾性体層(１ｂ)の体積固有抵抗値を調
整するために適宜ブレンドされることのある前記ゴム材
料と同様のものが用いられ、これらは発泡させたもので
もあるいは無発泡のものでもよい。このゴム層には前記
導電化剤を分散させて、体積固有抵抗値が１０8Ωcm 以
下にかつ硬度がＪＩＳ Ａ で２０〜８０°に調整され
る。前者の体積固有抵抗値については、抵抗制御層およ
び表面層に給電するために必然的な要求である。後者の
硬度については、被帯電体等への押圧による半導電性部
材のニップが均一であるために必要な要求である。ま
た、ゴム層の厚さは前記導電性弾性体層(１ｂ)と同様に
１〜５ｍｍの範囲にあればよい。ゴム材料はそれ自体の
体積固有抵抗値が１０9Ωcm 以上通常１０12Ωcm以上で
あるので、安価という点で専らカーボンブラックが導電
化剤として用いられる。カーボンブラックは補強性が強
いので、抵抗と硬度をバランスさせる必要がある。その
際、被帯電体、帯電システム等の要求によって導電性と
ゴム硬度の最適域が異なるので、システムに合わせた設
計が必要である。上述の導電性とゴム硬度を両立させる
には、シリコーンゴムとウレタンゴムがとりわけ好適で
あり、プロセスオイルや可塑剤等の軟化剤を配合するこ
となく、半導電性部材の硬度を低下させることができ
る。
【００３２】導電性ゴム層がシリコーンゴムやウレタン
ゴムあるいは発泡ゴム以外の例えばＳＢＲ等のゴム材料
で構成される場合は、かかるゴム材料中に上記軟化剤を
配合して、導電性とゴム硬度を独立に制御することも有
効な手段である。その場合、軟化剤等が滲出して、抵抗
制御層の抵抗値の上昇や被帯電体表面の汚染を招くこと
があるから、ゴム層上に中間層(２ｃ，３ｃ)を設けるこ
とが好ましく、この中間層はプライマー層としても機能
する。中間層は、前記表面層(１ｃ)と同様のポリアミド
樹脂，ポリウレタン樹脂や、フッ素ゴム等で構成される
ことが好ましい。中でも、Ｎ−メトキシメチル化ポリア
ミド樹脂やポリフッ化ビニリデンを主成分とするフッ素
ゴムが好適である。中間層には適宜導電化剤が配合され
る。その膜厚は、特に限定されるものではないが、通常
５〜５０μｍの範囲にあればよい。
【００３３】抵抗制御層(２ｄ，３ｄ)は、半導電性部材
を所定の体積固有抵抗値に調整するために設けられるも
ので、前記導電性弾性体層(１ｂ)と同様の層構成からな
り、ポリウレタンアイオノマーの単独あるいはこれと他
の高分子材料または導電化剤とから構成される。ポリウ
レタンアイオノマーは、前述したように、Ｔｇが低いほ
どイオン電導に有利であることから、Ｔｇが０℃以下の
アイオノマーが特に好適である。半導電性部材の使用形
態によっては、抵抗制御層の体積固有抵抗値の上限値を
１０12Ωcmないし１０13Ωcmに調整する必要がある。し
たがって、１０8Ωcm を境界として、これより低い領域
に調整する場合には導電化剤が適宜配合され、高い領域
に調整する場合には高分子材料が適宜ブレンドされる。
高分子材料としては、ゴムまたは樹脂のいずれでもよ
く、その材質は何ら制限されるものではないが、可撓
性、柔軟性に優れた材料が好適であって、導電性ゴム層
に対する追従性の良好なものが望ましい。特に、分子内
にイオン性セグメントを含まない通常のポリウレタン
は、本発明におけるポリウレタンアイオノマーと親和性
に富み、好適である。このような非イオン性ポリウレタ
ンとしては、ミラクトランＰ−２２Ｓ（日本ミラクトラ
ン社製），ニッポラン２３０４（日本ポリウレタン社
製）等が挙げられる。これらのポリウレタンは、ポリウ
レタンアイオノマーと１．０以下の混合比（重量）でブ
レンドすることにより、ブレンド比率に応じて抵抗値が
なだらか変化にする。
【００３４】例えば、転写部材の適正な抵抗制御層の体
積固有抵抗値は１０10〜１０13Ωcmであり、加圧定着ロ
ールの上記体積固有抵抗値は１０12Ωcm以下である。こ
れらの抵抗制御層は、体積固有抵抗値が１０15Ωcm程度
の通常のポリウレタンとポリウレタンアイオノマーとを
ブレンドすることによって、上記範囲内で任意の抵抗値
に調整することができる。抵抗制御層の体積固有抵抗値
は、システム全体の要請から決定されるものであるが、
本発明におけるポリウレタンアイオノマーを用いれば容
易に調整することが可能となる。抵抗制御層の膜厚は２
０μｍ〜１ｍｍの範囲に調整される。膜厚が２０μｍよ
り薄いと、絶縁耐圧を上げる効果が小さく、例えば半導
電性部材が帯電部材の場合、リークが発生しやすくな
る。膜厚が厚ければ厚いほど絶縁破壊電圧を高く確保す
ることができるが、ポリウレタンアイオノマーは比較的
高価なので、半導電性部材における抵抗制御層の膜厚は
１００〜５００μｍの範囲に調整することが望ましい。
すなわち、膜厚がこの範囲にあれば、製品価格に大きな
インパクトを与えることなく、半導電性部材本来の性能
を発現することができる。
【００３５】本発明におけるポリウレタンアイオノマー
を合成するに際しては、無溶剤下で反応原料および触媒
等を充分に混合して反応を遂行させることもできるが、
有機溶剤中で反応を遂行させることが抵抗制御層を塗布
法によって形成する上で有利である。すなわち、ポリウ
レタン化反応生成物に必要に応じて前記高分子材料をブ
レンドさせ、反応生成物を含む溶液の粘度と固形分に応
じて、溶剤を加えて塗布しやすいように希釈し、必要に
応じて硬化剤を加える。そして、生成したポリウレタン
アイオノマーを含有する塗布液を導電性ゴム層または中
間層上に塗布した後、乾燥し硬化すれば、より簡便に抵
抗制御層を形成することができる。有機溶剤としては、
ベンゼン，トルエン，キシレン，メチルエチルケトン，
メチルイソブチルケトン，シクロヘキサノン，ジオキサ
ン，酢酸エチル，酢酸ブチル等の単独または混合溶剤が
用いられる。中でも、トルエン等の芳香族炭化水素類と
メチルエチルケトン等のケトン類との混合溶剤が好適で
ある。硬化剤としては、分子末端にイソシアネート基を
有する低分子量のポリイソシアネート系化合物が好適に
用いられる。具体的には、コロネートＬ，２０３０，Ｈ
Ｘ，ＨＬ（日本ポリウレタン社製）、デスモジュール
Ｌ，Ｎ−３３００，ＨＴ（バイエル社製）、タケネート
Ｄ−１０２，Ｄ−１６０Ｎ，Ｄ−１７０Ｎ（武田薬品社
製）等が挙げられる。
【００３６】前記半導電性部材（１）の抵抗制御層を含
む導電性弾性体層（１ｂ）の場合と同様の理由から、抵
抗制御層上に表面層(３ｅ)を被覆しておくことが、画像
形成装置の信頼性を高める上でも望ましい。この表面層
は、前記表面層(１ｃ)と同様のポリアミド樹脂，ポリウ
レタン樹脂、フッ素ゴム等の高分子材料から構成される
ことが好ましく、高分子材料中に導電化剤を分散させて
抵抗制御層と同程度の体積固有抵抗値に調整される。な
お、前述の導電性弾性体層(１ｂ)の抵抗制御層の厚さが
比較的厚い半導電性部材(１)は、ポリウレタンアイオノ
マーが比較的高価であるため、好ましい実施態様とはい
いかねる面がある。これは実質的に半導電性部材(２，
３)における抵抗制御層(２ｄ，３ｄ)を非常に厚くした
場合も同じことである。
【００３７】ここで、本発明の半導電性帯電部材につい
て更に詳述する。帯電部材の好ましい態様は、導電性ゴ
ム層および中間層がそれぞれシリコーンゴムおよびフッ
素ゴムを構成成分とする前記３層構造または４層構造の
半導電性部材が挙げられる。このような帯電部材おい
て、導電性基体(２ａ，３ａ)は、外径が通常４〜１０ｍ
ｍの範囲にあり、前述の導電性材質で構成される。導電
性ゴム層(２ｂ，３ｂ)は、帯電部材が適切なニップ幅な
いしニップ圧でもって被帯電体表面に押圧して被帯電体
表面を均一に帯電できるよう、適切な硬度および電気抵
抗値を有する。このゴム層は、導電化剤を分散させたシ
リコーンゴム単独、またはポリウレタンアイオノマーと
ブレンドされることのある前述のゴム材料を３０重量％
以下の割合で配合したシリコーンゴムから形成される。
シリコーンゴムの中でもミラブル型が好適であり、特に
永久歪み発生防止の観点から下記のシリコーンゴム単独
が望ましい。かかるシリコーンゴムとしては、ポリジメ
チルシロキサン，ポリメチルトリフルオロプロピルシロ
キサン，ポリメチルビニルシロキサン，ポリトリフルオ
ロプロピルビニルシロキサン，ポリメチルフェニルシロ
キサン，ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシ
ロキサンの共重合体等が挙げられる。これらのシリコー
ンゴムの重合度は、５０００〜１００００の範囲にある
ことが好ましい。
【００３８】ゴム材料中には、前述の導電化剤を必須成
分とし、非導電性充填剤，架橋剤，触媒，分散促進剤等
の各種添加剤が適宜配合される。非導電性充填剤として
は、珪藻土，石英粉末，乾式シリカ，湿式シリカ，酸化
チタン，酸化亜鉛，アルミノケイ酸，炭酸カルシウム等
が挙げられる。架橋剤としては、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチル
パーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−
ブチルパーオキシベンゾエート、ｐ−クロロベンゾイル
パーオキサイド等が挙げられる。また、ミラブル型シリ
コーンゴムに代えて液状シリコーンゴムを用いる場合
は、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンを架橋成分
として白金系触媒が用いられる。
【００３９】導電性ゴム層の体積固有抵抗値は、１００
Ｖの直流電圧印加時で１０4〜１０7Ωcmの範囲にあるこ
とが好ましい。例えば、導電化剤としてカーボンブラッ
クを用いる場合は、ゴム材料に対して１０〜１００重量
％配合される。導電性ゴム層の体積固有抵抗値を上記範
囲に調整した場合、１０〜５０００Ｖの直流電圧を印加
したときに体積固有抵抗値の低下を１桁以下に抑制する
ことが可能である。そのため、導電性ゴム層の抵抗値の
電圧依存性を小さくすることができる。また、ゴム層の
厚さは１.０〜５.０ｍｍの範囲にあればよく、２.０〜
４.０ｍｍの範囲にあることが好ましい。厚さが１．０
ｍｍより薄くなると、均一なニップを確保することが困
難になる。一方、厚さを５．０ｍｍより厚くしても、帯
電性能の向上に繋がらないだけでなく、ゴム材料の成形
コストが上昇し経済的に不利である。
【００４０】中間層(２ｃ，３ｃ)は、導電性ゴム層内部
の移行性成分が抵抗制御層（２ｄ，３ｄ）更には表面層
(３ｅ)を介して帯電部材表面へ滲出するのを阻止するバ
リア層として、またプライマー層として設けられる。こ
の中間層は、導電化剤を含有させたフッ素ゴムで構成さ
れる。フッ素ゴムとしては、フッ素化オレフィン同士の
共重合体やフッ素化オレフィンとエチレンやプロピレン
等のオレフィンとの共重合体が用いられる。フッ素化オ
レフィンとしては、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ），ヘキ
サフルオロプロピレン（ＨＦＰ），ペンタフルオロプロ
ピレン，テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ），トリフル
オロエチレン，クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦ
Ｅ），フッ化ビニル，パーフルオロアルキルビニルエー
テル等が挙げられる。具体的には、ＶｄＦ−ＨＦＰの２
元共重合体，ＶｄＦ−ＣＴＦＥの２元共重合体，ＶｄＦ
−ＨＦＰ−ＴＦＥの３元共重合体や、ＴＦＥ−エチレン
共重合体，ＴＦＥ−プロピレンの交互共重合体等が挙げ
られる。この他、例えばシリコーンゴム，フルオロシリ
コーンゴム等とＶｄＦを主成分とする上記フッ素ゴムと
のブレンドゴムを用いることができる。これらのフッ素
ゴムのうち、ＶｄＦを４０〜８５モル％含有するＶｄＦ
系エラストマーが特に好ましい。
【００４１】フッ素ゴムには、導電化剤を必須成分と
し、架橋剤（硬化剤），非導電性充填剤，架橋促進助剤
や受酸剤等の架橋促進剤などの配合剤が適宜添加され
る。導電化剤としては、前述したような導電化剤を用い
ることができるが、中間層更には帯電部材の抵抗ムラを
小さくする作用のあるフッ化カーボンが特に好適であ
り、その単独でもあるいは前述の導電化剤と併用しても
よい。フッ化カーボンは、自体が半導電性を呈し、例え
ば特開平７−１４９４４８号公報に開示されている。フ
ッ化カーボンとしては、平均粒径が１μｍ未満のカーボ
ンブラックを２００〜６００℃でフッ素ガスによりフッ
素化したフッ化カーボンが用いられ、炭素原子に対する
フッ素原子の比（Ｆ／Ｃ比）が０.３〜１.０の範囲にあ
るものが好ましい。
【００４２】架橋剤ないし硬化剤としては、アミン類，
ビスフェノール類，過酸化物等が用いられる。中でも、
アミン系硬化剤は、導電性ゴム層と中間層との境界面、
特にシリコーンゴムとＶｄＦ系エラストマーの密着性お
よび接着性を顕著に高める作用がある。そのため、中間
層の形成時にプライマー処理や研磨処理を必要としない
ので、好ましく用いられる。かかるアミン系硬化剤とし
ては、Ｎ，Ｎ′−ジシンナミリデン−１，６−ヘキサメ
チレンジアミン等のシッフ塩、エチレンジアミンカルバ
メート、ヘキサメチレンジアミンカルバメート等のジア
ミノカルバメート類、ジアミノシクロヘキサン塩酸塩等
の脂環式アミン塩、γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン類などが挙
げられる。非導電性充填剤としては、クレー，タルク，
珪藻土，シリカ等が挙げられる。また、フッ素ゴムの架
橋反応を促進させるために、種々の促進助剤や酸化亜
鉛，酸化マグネシウム，酸化カルシウム，ＭｇＯ−Ａｌ
2Ｏ3複合酸化物等の受酸剤を架橋剤と共に添加すること
が好ましい。これらの配合量は、フッ素ゴム１００重量
部に対して１０重量部以下とすることが好適である。中
間層の体積固有抵抗値は、１００Ｖの直流電圧印加時で
１０4〜１０9Ωcmの範囲にあることが好ましい。例え
ば、フッ化カーボンを導電化剤として用いる場合は、フ
ッ素ゴム１００重量部に対して１０〜５０重量部の範囲
が適当である。
【００４３】好ましい帯電部材においても、抵抗制御層
(２ｄ，３ｄ)がポリウレタンアイオノマーを構成成分と
し、表面層(３ｅ)が導電化剤分散の高分子材料から構成
されるのは前述のとおりである。このような帯電部材の
体積固有抵抗値は、２層構造の場合と同様に、１０5 〜
１０9Ωcm の範囲にあることが好ましい。これは、帯電
部材を構成する各層の抵抗値および膜厚とを適宜組み合
わせることによって、上記範囲内に調整することが可能
である。帯電部材の体積固有抵抗値が１０5Ωcm 未満で
あると、被帯電体表面に過剰電流が流れ、被帯電体表面
にピンホールが存在するような場合リークが発生しやす
い。一方、体積固有抵抗値が１０9Ωcm より高くなる
と、低電圧での被帯電体への帯電が困難となり、帯電量
の不足により画質欠陥が生じるようになる。帯電部材の
硬度はＪＩＳ Ａ で４０°以下であることが特に好まし
い。すなわち、硬度（以下、ＪＩＳ Ａ 硬度をいう）が
４０°以下であれば、被帯電体とのニップ均一性が非常
に良好であり、帯電不良による画質欠陥が発生するよう
な恐れがない。帯電部材の硬度は一般に低いほど好まし
いが、硬度を２０°以下に低下させるのはコスト的に不
利である。また、前記導電性基体と被帯電体との間に
は、直流および交流の重畳電圧が印加される。直流電圧
は３００Ｖ〜１ｋＶおよびピーク間交流電圧は１〜２ｋ
Ｖの範囲にあることが好ましい。
【００４４】本発明の半導電性部材の抵抗制御層の製造
法について簡単に述べる。抵抗制御層は、ポリウレタン
アイオノマーまたは前記有機溶剤に溶解したポリウレタ
ン化反応生成物を含有する溶液、および必要に応じて配
合されるゴム材料，軟化剤，硬化剤，硬化助剤，導電化
剤，非導電性充填剤，分散助剤，老化防止剤等の配合剤
をオープンロール，ニーダやミキサー等で充分に混練な
いし攪拌混合して、ゴム組成物（ゴムコンパウンド）を
調製する。次いで、圧縮成形法，押出成形法等によりゴ
ムコンパウンドを導電性基体(１ａ)に形成した下層（導
電性ゴム層）の上に成形した後、必要に応じて硬化し、
所定の層厚の導電性弾性体層(１ｂ)を形成する。さら
に、高分子材料，導電化剤，適宜配合される添加剤を有
機溶剤に添加し、充分に混合して表面層形成用の塗布液
を調製する。次いで、浸漬法，エアスプレー法，ロール
コータ法等の適宜の塗布方法により、上記塗布液を導電
性弾性体層(１ｂ)上に塗布した後、常温でまたは加熱乾
燥して表面層(１ｃ)を形成すると、本発明の半導電性部
材(１)が製造される。
【００４５】例えば４層構造の場合は、ゴム材料、導電
化剤、加硫剤および必要に応じて上記配合剤を配合し、
混練してゴムコンパウンドを調製する。導電性ゴム層
(３ｂ)の形成には、圧縮成形法，トランスファー成形
法，押出成形法，射出成形法，反応型注型法等、通常の
ゴム成形方法の全てを採用することができる。ゴム層
(３ｂ)が発泡体からなる場合は、上記ゴムコンパウンド
に予め発泡剤を配合するかあるいは気体混入法により不
活性ガスを混入させて、圧縮成形法等によりゴム層(３
ｂ)を形成することができる。発泡剤としては、例えば
アゾジカルボンアミド，α，α′−アゾビスイソブチロ
ニトリル，ジアゾアミノベンゼン等のアゾ系、ベンゼン
スルホニルヒドラジド，ｐ−トルエンスルホニルヒドラ
ジド等のスルホヒドラジド系，ジニトロソペンタメチレ
ンテトラミン等のニトロソ系化合物などが挙げられる。
不活性ガスには窒素ガスや炭酸ガス等が用いられる。次
に、上述の表面層(１ｃ)と同様の塗布方法により、中間
層(３ｃ)をゴム層(３ｂ)上に被覆することができる。そ
の後、前述したように、ポリウレタン化反応生成物から
抵抗制御層(３ｄ)を形成する。さらに、前記抵抗制御層
(３ｄ)上に表面層(３ｅ)を被覆すると、本発明の半導電
性部材(２)が製造される。
【００４６】以上、主として半導電性ロールについて説
明してきたが、本発明の半導電性部材の形態は、ブロッ
ク，ブレード，ブラシあるいはベルト等であってもよ
い。例えば、半導電性部材が帯電部材の場合、帯電ロー
ル以外にも、帯電ベルト，帯電ブレード，帯電フィル
ム，帯電ブラシの形態でも、本発明が適用可能であるこ
とは当業者の容易に理解できるところである。一例とし
て、ブレード状半導電性部材は、２層構造の例が図３Ａ
に示されているように、厚さ方向に関して、半導電性部
材４が押圧配置される被帯電体とは反対側面の導電性弾
性体層４ｂが、板状の導電性基体４ａに接着・固定さ
れ、弾性体層４ｂ上に表面層４ｃが被覆されている。ま
た、ベルト状半導電性部材の場合は、図３Ｂに示すよう
に、矢印方向に移動する２層構造の半導電性部材５が、
電極ロール（導電性基体）５ａとベルト搬送ロール６，
６′に張架され、電極ロール５ａにより被帯電体に押圧
される。このベルト状半導電性部材５は、必ずしも移動
させる必要はなく固定式のフィルム状半導電性部材とし
てもよい。なお、各半導電性部材の層構造は、前述した
単層，３層または４層とすることもできる。
【００４７】（発明の作用）前述したようなポリウレタ
ンアイオノマーは、前記導電性弾性体層(１ｂ)または抵
抗制御層(２ｄ)の構成材料として優れた特性を有する。 ｉ）カーボンブラックや金属粉等を分散させた抵抗層は
一般に抵抗の均一性に劣るが、ポリウレタンアイオノマ
ーを構成成分とする導電性層は抵抗の均一性に優れ、帯
電ムラ，転写ムラ等の画像欠陥を発生することがない。 ii）従来技術の抵抗層に比べて絶縁耐圧が高い。従来技
術においては、過塩素酸リチウムや第四級アンモニウム
塩等のイオン導電化剤を用いた場合、このようなイオン
系低分子化合物も他の化合物、例えば粉体状の硬化剤，
硬化助剤等の官能基と相互作用が働く。その結果、イオ
ン導電化剤が何らかのかたちで偏在し、そこに電場が集
中するためか、抵抗層の絶縁耐圧が低くなる。本発明に
おける導電性層は、ポリウレタンアイオノマー自体が導
電性物質であるため低分子の導電化剤を特に必要とする
ことなく、適切な抵抗領域に収めることができるので、
帯電と耐圧を両立することができる。 iii)抵抗の環境依存性が非常に小さく、低温低湿環境か
ら高温高湿環境まで常に安定した性能を示す。特に、低
温低湿環境下では帯電不良が発生せず、高温高湿環境下
では絶縁破壊の発生がなく、導電性層本来の機能を実現
できる。
【００４８】iv）従来のＥＣＯまたはこれにイオン導電
化剤を配合した抵抗層においては、低温低湿環境下では
抵抗が高すぎるか、あるいは抵抗が適切であっても帯電
ロールに連続的に通電していくと、抵抗が上昇するとい
う欠点があり、結果として帯電不良による画像ムラが発
生したり、極端な場合には画像が欠落することがあっ
た。とりわけ、ＬＥＤ等の露光による除電を行いながら
画出し運転を行う場合、画像欠陥が目立ちやすくなる。
抵抗の上昇の原因としては、イオン導電化剤に強い電場
が作用してイオン対が分離し、これが電極または被帯電
体表面で酸化還元され、電荷キャリアが減少するためと
推定される。本発明における導電性層は、ポリウレタン
アイオノマーの陰イオンまたは陽イオン成分が相対的に
固定された主鎖に共有結合で束縛されているので、低分
子化合物のような移動が不可能であり、また対イオンも
分離することはあり得ず、それ故に抵抗の上昇が抑えら
れるものと推測される。 ｖ）市販のＥＣＯを抵抗層として塗布する際は、分子量
が高すぎるため溶剤に溶解させることができず、一旦混
練工程を経て分子鎖を切断する等の操作が必要である。
一方、ポリウレタンアイオノマーは溶剤に溶解した状態
で塗布することができるため、混練等の操作が不要であ
り、工程の簡略化が容易に図れ、経済的に有利である。
【００４９】さらに、導電性ゴム層がシリコーンゴムを
構成成分とし、中間層がフッ素ゴムを構成成分とする半
導電性帯電部材は、次のような作用を奏する。 vi）シリコーンゴムは、他の炭化水素系ゴムと比較し
て、化学構造的にフレキシビリティに富むため、ニップ
の均一性に優れ、かつ永久歪み（ニップ変形）に基づく
帯電不良を発生することがない。また、導電化剤や他の
無機充填剤を配合しても軟化剤や可塑剤を併用すること
なく、４０°以下の低硬度の導電性ゴム層に成形可能で
ある。このようなシリコーンゴムにあっては、未反応オ
ルガノシロキサンを主成分とする移行性成分を最大で数
％程度含有しており、移行性成分は長時間の溶剤抽出操
作を施さない限り除去することが困難である。しかし、
これらの移行性成分はフッ素ゴムに対して透過性が全く
ないため、５μｍ程度のフッ素ゴムを被覆することによ
り、長期にわたりブリードの問題を実質的に発生するこ
とがない。 vii)抵抗制御層をポリウレタンアイオノマーで構成した
ことと相俟って、前記作用iii)，iv）の抵抗の安定性が
一層良好となる。その結果、低温低湿環境下でプロセス
スピード１００ｍｍ／sec 以上の高速連続運転を行って
も、帯電部材の抵抗の上昇が抑えられ、帯電不良の発生
がみられない。
【００５０】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。 （画像形成装置）図４は、一例として図２Ｂに示す本発
明の半導電性帯電部材を装着した画像形成装置の全体説
明図である。図４において、画像形成装置Ｕ本体内部に
は、矢印方向に回転する円筒状の感光体（ドラム）１１
が配置されていて、静電潜像担持体として機能する。画
像形成装置Ｕ本体内部の一側部には、感光体１１表面に
静電潜像を書き込むレーザ書込装置１２が配置されてい
る。感光体１１の周囲には、その回転方向に沿って、順
次感光体１１表面を一様に帯電する帯電器１３、上記静
電潜像を可視化する現像器１４、可視化されたトナー像
を用紙（転写材）に転写させる転写器１５、感光体１１
上の残留トナーを除去するクリーニング装置１６、およ
びＬＥＤの露光により残留電荷を除去する除電器１７
が、それぞれ配置されている。上記現像器１４はトナー
を収納する容器１４ａを備えている。この容器１４ａ内
には、トナーを撹拌する撹拌部材１４ｂ，１４ｂと、回
転可能な現像剤担持体１４ｃと、担持体１４ｃにトナー
を供給するトナー供給ローラ１４ｄとが設けられてい
る。現像剤担持体１４ｃは、容器１４ａの開口部に臨ん
でいて、感光体１１表面と僅かな間隙を介して容器１４
ａに支持されている。また、上記クリーニング装置１６
はケーシング１６ａを備えている。このケーシング１６
ａには金属製のブレードホルダ１６ｂが固定され、その
先端部にはクリーニングブレード１６ｃが固着されてい
る。クリーニングブレード１６ｃは、その先端のエッジ
部が感光体１１表面に当接している。
【００５１】画像形成装置Ｕ本体の下部には、用紙を収
容する給紙トレイ１８が配置されている。給紙トレイ１
８の上面端部には給紙トレイ１８から用紙を一枚ずつ取
り出す用紙取出ローラ１９が配置されている。用紙取出
ローラ１９の側部上方には、一対の用紙搬送ローラ２０
によって搬送される用紙をガイドする一対の用紙ガイド
２１が配置されている。画像形成装置Ｕ本体内部の他側
部上部には、加熱定着ロール２２ａおよび加圧定着ロー
ル２２ｂを有する定着装置２２が配置されていて、定着
装置２２と前記転写器１５との間にはトナー像が転写さ
れた用紙を搬送する搬送路２３が設けられている。ま
た、定着装置２２の上方には、一対の排出ローラ２４
と、トナー像が定着された用紙を定着装置２２から排出
ローラ２４までガイドする搬送路２５が設けられてい
る。そして、画像形成装置Ｕ本体の上面には、上記排出
ローラ２４から排出される用紙を載置する排出トレイ２
６が形成されている。
【００５２】（帯電器）図５は図４の要部拡大図であっ
て前記帯電器の構造を示す。図５において、帯電器１３
は前記ロール状の帯電部材３を備えている。帯電部材３
は、その導電性基体３ａの両端部がクリーニング装置１
６の前記ケーシング１６ａに固定された支持部材３１に
より支承されている。また、一端が支持部材３１に他端
が基体３ａの端部にそれぞれ固定された２つの加圧スプ
リング３２の付勢力によって、帯電部材３は感光体１１
表面に押圧され接触している。上記支持部材３１には金
属製のパッドホルダ３３が固定されていて、その先端部
に固着されたシート状のクリーニングパッド３４によ
り、帯電部材３表面にトナーが極く僅かに付着してもこ
れを取り除くようになっている。さらに、帯電部材３の
基体３ａには、直列に接続した−３５０Ｖの直流電源３
５と周波数４００Ｈｚおよびピーク間電圧（ＶP-P ）
１．５ｋＶの交流電源３６とから重畳振動電圧が印加さ
れる。したがって、帯電部材３は、表面層３ｅと接触し
ながら所定の方向に回転する感光体１１表面を一様に帯
電処理することができる。
【００５３】本発明における画像形成装置Ｕの作用は、
従来のものと同様であり、簡単に説明すると次のとおり
である。上述のように、重畳振動電圧が印加された帯電
部材３によって、矢印方向に回転する感光体１１はその
表面が一様に帯電される。一様に帯電された感光体１１
はレーザ書込装置１２により静電潜像が書き込まれる。
感光体１１上の静電潜像は現像器１４によりトナー像に
現像される。トナー像は転写器１５により給紙トレイ１
８から搬送されてくる用紙に転写される。転写されたト
ナー像が定着装置２２により定着された後、用紙は排出
ローラ２４により排出トレイ２６上に排出される。ま
た、上記トナー像が用紙に転写された後、感光体１１表
面に残留したトナーおよび電荷は、クリーニングブレー
ド１６ｃおよび除電器１７により除去され、次の画像形
成プロセスに備える。
【００５４】以下の実施例において、反応組成物および
ゴムコンパウンドの使用割合を示す「部」は「重量部」
を意味する。 （ポリウレタンアイオノマーの合成例１）撹拌機、温度
計および部分還流式冷却器を備えた反応器にアジピン酸
６６４．１部、１，４−ブタンジオール４９９．７部お
よびテトラブチルチタネート０．０１部を仕込み、１４
０〜２２０℃で１０時間反応させた。その後、１８０〜
２２０℃で５時間かけて２０ｍｍＨｇまで減圧し、更に
２００〜２２０℃で１０時間重縮合反応を行った。得ら
れた長鎖ポリオールの１分子当たりの平均水酸基数は
２．０、水酸基価は１１２、数平均分子量は１０００で
あった。このポリオールを「ポリオールＡ」とする。ま
た、下記の反応原料を用い、ポリオールＡの合成法と同
様にして、ポリオールＢを合成した。 酸成分 ：アジピン酸 ５４６．５部 イソフタル酸ジメチル−５−スルホン酸ナトリウム １４８．１部 ポリオール成分：１，４−ブタンジオール ４７２．２部 得られたポリオールＢの１分子当たりの平均水酸基数は
２．０、数平均分子量は約１０００であった。このポリ
オールＢは、イオン性セグメントを下記のポリウレタン
アイオノマーの分子内に導入する長鎖ポリオール成分と
なる。
【００５５】さらに、撹拌機、温度計および還流式冷却
器を備えた反応器に、「ポリオールＡ」１８０部、「ポ
リオールＢ」６０部およびメチルエチルケトン／トルエ
ン（３：１）の混合溶剤３００部を仕込み、５０℃で混
合・溶解した。次いで、ウレタン化触媒としてジオクチ
ル錫ジラウレート０．０６部を添加した後、ジフェニル
メタン−４，４′−ジイソシアネート６０．０部を添加
して、７５℃で上記２種の長鎖ポリオール成分と反応さ
せた。反応が進行するのにつれて粘度が上昇するので、
上記混合溶剤で適時希釈し、赤外線吸収スペクトルによ
りイソシアネート基の吸収ピークが消滅するのを確認し
て、ポリウレタン化反応を終了させ、均一で透明な溶液
を得た。このようにして得られたポリウレタンアイオノ
マー溶液は固形分が３０％であり、ＧＰＣ測定によるポ
リスチレン換算でのポリウレタンアイオノマーの数平均
分子量は約２６０００であった。このポリウレタンアイ
オノマーを「ＰＵ−１」とする。
【００５６】（ポリウレタンアイオノマーの合成例２）
下記の反応原料を用い、合成例１と同様にしてポリウレ
タンアイオノマー「ＰＵ−２」を合成した。なお、ポリ
エチレングリコール（住友精化製）の１分子当たりの平
均水酸基数は２．０であり、数平均分子量は１０００で
ある。 ポリイソシアネート ２，４−トリレンジイソシアネート ４３.５部 長鎖ポリオール ポリエチレングリコール ２２９.３部 イオン性セグメント含有化合物 長鎖ポリオール ポリオールＢ ６.０部 鎖延長剤 ２，２−ジメチロールプロピオン酸 ２.０部 得られたポリウレタンアイオノマーＰＵ−２の分子量を
合成例１と同様にして測定したところ、数平均分子量は
約２６０００であった。
【００５７】（ポリウレタンアイオノマーの硬化と物性
測定）前記ポリウレタンアイオノマーＰＵ−１溶液に硬
化剤（前記タケネートＤ−１７０Ｎ）を固形分換算でア
イオノマーと硬化剤の割合を１００：１０の比率で混合
し、離型紙上で乾燥した後、１２０℃で２時間加熱し硬
化させて、約１００μｍ厚の透明キャストフィルムを形
成した。このフィルム表面をメタノールで拭き取って乾
燥した後、温度２５℃，湿度５０％ＲＨの環境下に電圧
１００Ｖを印加して、抵抗測定器（本体１６０６８Ａ，
プローブ４３２９Ａ；横川ヒューレットパッカード社
製）により、上記フィルムの抵抗値を測定したところ、
体積固有抵抗値（ρｖ）は１０8.5Ωcm であった。ま
た、損失弾性率のピーク温度をガラス転移温度（Ｔｇ）
と定義し、粘弾性測定器（加熱速度２℃／min ，周波数
３５Ｈｚ；Rheovibron DDV-2EP：オリエンテック社製）
により、上記フィルムについて上記損失弾性率のピーク
温度を測定したところ、−３３℃であった。また、ポリ
ウレタンアイオノマーＰＵ−２についても、その溶液に
硬化剤（タケネートＤ−１７０Ｎ）を固形分換算で１０
０：１０の割合で混合し、離型紙上で乾燥した後、１２
０℃で２時間加熱して硬化させて、約１００μｍ厚の透
明キャストフィルムを形成した。このフィルムを上記と
同様にして抵抗値およびピーク温度を測定したところ、
それぞれρｖは１０7.5Ωcm およびＴｇは−４５℃であ
った。
【００５８】（合成例３〜８）以下同様にして、ポリウ
レタンアイオノマーＰＵ−３〜６およびウレタンポリマ
ーＰＵ−７，８を合成し、そのフィルム硬化物を形成し
た。これらをまとめて表１，２に示す。なお、表中のポ
リオールＩはイオン性セグメントを含まない長鎖ポリオ
ールであり、ポリオールIIはイオン性セグメントを含む
長鎖ポリオールである。また、表１，２において、合成
例３〜８の各ポリオールは、１分子当たりの平均水酸基
数が２．０および数平均分子量（Ｍｎ）が１０００であ
るように、合成または購入して使用した。表１におい
て、合成例６の鎖延長剤欄に示したＭＰＴＳ（ｐ−トル
エンスルホン酸メチル）は四級化剤であり、後記の実施
例８では、鎖延長剤としてＮ−メチルジエタノールアミ
ン（ＭＤＥＡ）をＭＰＴＳでメチル化して得られたＮ，
Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）ア
ンモニウムのｐ−トルエンスルホン酸塩を用いた。
【００５９】表１，２中の化合物の略称は下記のとおり
であり、表２中の「Ｍｗ」は重量平均分子量を意味す
る。 ＰＥＧ ： ポリエチレングリコール ＰＰＧ ： ポリプロピレングリコール ＡＡ ： アジピン酸 １，６−ＨＤ ： １，６−ヘキサンジオール ＥＧ ： エチレングリコール ＰＯ ： プロピレンオキサイド １，４−ＢＤ ： １，４−ブタンジオール ＴＨＦ ： テトラヒドロフラン ５−ＳＳ ： イソフタル酸ジメチル−５−スルホン酸ナ
トリウム ＤＭＰＡ ： ２，２−ジメチロールプロピオン酸 ＩＰＤＡ ： イソホロンジアミン ＭＥＡ ： モノエタノールアミン ＭＤＩ ： ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネ
ート ＴＤＩ ： ２，６−トリレンジイソシアネート Ｄ−１７０Ｎ，Ｄ−１６０Ｎ，Ｄ−１０２ ： 硬化剤 （商品名：タケネート；武田薬品社製）
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】実施例１ 下記のゴムコンパウンドを常法により混練した後、得ら
れたゴム混練物を予めプライマー処理された外径６ｍｍ
で長さ２９７ｍｍのステンレス製芯金(３ａ)に厚さ３ｍ
ｍに巻き付けた。この未加硫ゴムロールを１７０℃に昇
温し同温度で１０分間維持して加硫した。以上の圧縮成
形法により、ρｖが１０7Ωcm の導電性ゴム層(３ｂ)を
形成した。 ＳＢＲ（ＳＬ５７４；日本合成ゴム社製） １００部 カーボンブラック ２０部 （ケッチェンブラック；ライオンアクゾ社製） ナフテン系オイル ４０部 有機パーオキサイド系加硫剤 ５部 （ダイカーブ４０Ｃ；ハーキュリーズ社製） トリフェニルメタン−α−イソシアネート ０．５部
【００６３】上記導電性ゴム層(３ｂ)にはブリード性の
移行性成分が含まれているため、ゴム層(３ｂ)上に中間
層(３ｃ)を形成した。すなわち、メタノール−ブタノー
ルの混合溶剤にポリアミド樹脂（前記アミランＣＭ−８
０００）１００部およびカーボンブラック１００部を添
加した固形分１５重量％の塗布液をゴム層(３ｂ)外周面
に塗布した後、１２０℃で３０分間加熱して膜厚１０μ
ｍの中間層(３ｃ)を形成した。以下の実施例１〜８で
は、以上のようにして得られた２層構造のロール中間体
(Ｉ)を用い、抵抗制御層(３ｄ)および表面層(３ｅ)を形
成して半導電性帯電ロール(３)を製造した。
【００６４】前記ポリウレタンアイオノマーＰＵ−１溶
液に硬化剤（タケネートＤ−１７０Ｎ）を固形分比で１
００：１０の割合で充分に混合し、更にメチルエチルケ
トン／トルエン(３：１)の混合溶剤を加えて、溶液の粘
度が１５０ｃｐｓとなるように希釈した。次いで、この
溶液を上記ロール中間体(Ｉ)表面に塗布し、８０℃で３
０分間乾燥した後、１２０℃で２時間硬化させて膜厚１
５０μｍの抵抗制御層(３ｄ)を形成した。さらに、カー
ボンブラックの添加量を７５部に変えた以外は、中間層
(３ｃ)の形成と同様にして、抵抗制御層(３ｄ)上に膜厚
１０μｍの表面層(３ｅ)を形成した。以上のようにし
て、半導電性帯電ロール(３)を製造した。
【００６５】実施例２ ポリウレタンアイオノマーＰＵ−１をポリウレタンアイ
オノマーＰＵ−２に代えた以外は、実施例１と同様にし
て、半導電性帯電ロールを製造した。 実施例３ 実施例２で形成された抵抗制御層上に下記組成物の塗布
液を塗布した後、１２０℃で３０分間硬化させて膜厚１
０μｍの表面層を形成した。製造された半導電性帯電ロ
ールは、表面層が異なる以外は実施例２の帯電ロールと
同じ層構成からなる。 ポリエステルポリオール（前記ハイウレタンNo５００１） １００部 ヘキサメチレンジイソシアネート系硬化剤 ２０部 （５１ＨＦ；日本油脂社製） カーボンブラック ７５部
【００６６】実施例４ 実施例３の上記組成物を下記組成物の塗布液に代えた以
外は、実施例３と同様にして半導電性帯電ロールを製造
した。 フッ素化ポリウレタン（前記ルミフロンシリーズＬＦ６０１） １００部 ヘキサメチレンジイソシアネート系硬化剤（前記コロネートＨＸ） １１部 カーボンブラック ７５部 実施例５〜８ ２層構造の前記ロール中間体(Ｉ)上に合成例３〜６で得
られたポリウレタンアイオノマーＰＵ−３〜ＰＵ−６を
抵抗制御層とするロールを形成し、その上に実施例１，
３，４と同じ表面層を形成して、後記の表３に示す各種
の半導電性帯電ロールを製造した。
【００６７】比較例１ ２層構造の前記ロール中間体(Ｉ)をそのまま帯電ロール
として、後記の性能評価試験に供した。 比較例２ 抵抗制御層の構成成分として合成例７で得られたウレタ
ンポリマーＰＵ−７を用いた以外は、実施例１と同様に
して半導電性帯電ロールを製造した。 比較例３ 抵抗制御層の構成成分として合成例８で得られたウレタ
ンポリマーＰＵ−８を用いた以外は、実施例１と同様に
して半導電性帯電ロールを製造した。
【００６８】比較例４ 下記のゴムコンパウンドを常法により混練した後、得ら
れたゴム混練物をメチルエチルケトン／トルエン（１：
１）の混合溶剤に加えてＥＣＯを溶解した。そして、実
施例１のポリウレタンアイオノマーＰＵ−１溶液に代え
て上記ＥＣＯ溶解の塗布液を用い、塗布液をこの１５０
℃で１時間硬化させて抵抗制御層(３ｄ)を形成した以外
は、実施例１と同様にして半導電性帯電ロールを製造し
た。 ＥＣＯ（ＣＧ−１０２；ダイソー社製） １００部 ２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン ０．９部 （ＪＩＳＮｅｔｔ−Ｔ；日本ゼオン社製） Ｎ−（シクロヘキシルチオ）フタルイミド １部 （サントガードＰＶＩ；モンサント社製） ジチオカルバミン酸ニッケル（ＮＢＣ；デュポン社製） １部 ステアリン酸 ２部 酸化マグネシウム ５部
【００６９】比較例５ 比較例４に示すＥＣＯ溶解の塗布液とは別に、無水過塩
素酸リチウムをＥＣＯ１００部に対する配合量が１部と
なるよう少量のメチルエチルケトンに予め溶解させてお
き、塗布直前に両者を混合して塗布した以外は、比較例
４と同様にして半導電性帯電ロールを製造した。
【００７０】（性能評価試験）実施例１〜８および比較
例１〜５の各半導電性帯電ロールを、プロセススピード
５６ｍｍ／sec のページプリンター（ＰＲ１０００／４
−１１；ＮＥＣ社製）に搭載されているトナーキットに
おける帯電部に装着して、画出し試験を実施した。絶縁
耐圧を評価するために、感光体表面の電荷輸送層および
電荷発生層を貫通する１ｍｍのホールをあけ、低温低湿
（１０℃，１５％ＲＨ）と高温高湿（２８℃，８５％Ｒ
Ｈ）の環境下に画出しを行って、画質を評価した。ま
た、上記ページプリンターの転写工程後にＬＥＤの露光
による除電工程を実施しながら、低温低湿環境下に連続
２万枚のプリントテストを行って、画質を評価した。さ
らに、ブリード性を評価するために、４５℃／８５％Ｒ
Ｈの環境下に４週間放置した後室温に戻し、更に１昼夜
放置した後に画出しを行い、感光体表面の汚染の有無を
判定した。それらの評価結果を各帯電ロールの層構成と
併せて下記の表３に示す。なお、表３中の○印は良好な
結果が得られたことを示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】実施例９ 導電化剤としてカーボンブラックを約３０重量％配合し
たミラブル型シリコーンゴムコンパウンド（ＳＥ４６３
７；トーレ・ダウコーニング社製）１００部および過酸
化物含有の加硫剤ペースト（ＲＣ-４ ５０ＰＦＤ；トー
レ・ダウコーニング社製）１．５部をオープンロールで
１０分間混練して、カーボンブラックが均一に分散した
シリコーンゴムコンパウンドを調製した。次いで、予め
プライマー処理された外径６ｍｍのステンレス製芯金
(３ａ)を内径１２ｍｍの円筒状金型の中心に同心状に挿
入・支持した。この金型のキャビティ内に上記ゴムコン
パウンドを射出成形法により充填し、１７０℃で３分間
加熱して加硫成形した。このようにして、外径が１１.
８ｍｍ（厚さ２.９ｍｍ）のカーボンブラック含有のシ
リコーンゴム成形体を導電性ゴム層(３ｂ)とするロール
を形成した。この導電性ゴム層(３ｂ)の硬度は３５°で
あった。また、直流電圧１００Ｖ印加時のゴム層(３ｂ)
の体積固有抵抗値は５×１０6Ωcm であり、１ｋＶの直
流電圧を印加した後の体積固有抵抗値は１．５×１０6
Ωcmであった。
【００７３】次に、導電化剤としてフッ化カーボンを配
合したフッ素ゴムを酢酸ブチルに溶解した固形分１０％
の組成物にアミン系硬化剤を添加し、攪拌・混合して表
面層形成用の塗布液を調製した。この塗布液の組成は下
記のとおりである。 フッ素ゴム １００部 ＶｄＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ３元共重合体 フッ化カーボン ２０部 前記Ｆ／Ｃ比；０.４５，比表面積；１５０ｍ2／ｇ アミン系硬化剤 ２．５部 ヘキサメチレンジアミンカルバメート 得られた塗布液を浸漬塗布法により上記シリコーンゴム
成形体の外周面に引き上げ速度３００ｍｍ／min で直接
塗布した。風乾による指触乾燥後、２００℃のオーブン
中で３０分間加熱してフッ素ゴムを硬化させ、上記導電
性ゴム層(３ｂ)上に膜厚１０μｍの均一な塗膜を直接形
成した。このようにして、フッ素ゴムを中間層(３ｃ)と
するロール中間体(II)を製造した。この中間層(３ｃ)の
体積固有抵抗値は１×１０8Ωcm であった。以下の実施
例９〜１３では、以上のようにして得られた２層構造の
ロール中間体(II)を用い、その上に抵抗制御層(３ｄ)お
よび表面層(３ｅ)を形成して半導電性帯電ロール(３)を
製造した。
【００７４】メチルエチルケトン／トルエン(３：１)の
混合溶剤に溶解した前記ポリウレタンアイオノマーＰＵ
−２の固形分３０％溶液に、硬化剤（前記デスモジュー
ルＨＴ）を固形分比で１００：１０の割合で充分に混合
し、更に上記混合溶剤を加えて、溶液の粘度が１５０ｃ
ｐｓとなるように希釈した。次いで、得られた塗布液を
浸漬塗布法により上記ロール中間体(II)の外周面に引き
上げ速度３００ｍｍ／min で直接塗布した。風乾による
指触乾燥後、１２０℃のオーブン中で９０分間加熱して
ＰＵ−２を硬化させ、上記導電性ゴム層(３ｂ)上に膜厚
１２０μｍの抵抗制御層(３ｄ)を直接形成した。この抵
抗制御層(３ｄ)の体積固有抵抗値は２×１０7Ωcm であ
った。上記抵抗制御層(３ｄ)はタックの懸念があるの
で、更に表面層(３ｅ)を形成した。すなわち、ポリアミ
ド樹脂（前記アミランＣＭ−８０００）１００部をメタ
ノール−ブタノールの混合溶剤に溶解させた溶液に、導
電性酸化錫ＳｎＯ2-x コート硫酸バリウム（パストラ
ン；三井金属社製）粉末１００部を添加・分散させて塗
布液を調製した。これを抵抗制御層(３ｄ)外周面に塗布
した後、１５０℃のオーブン中で３０分間加熱して膜厚
１０μｍの表面層(３ｅ)を形成した。以上のようにし
て、半導電性帯電ロール(３)を製造した。
【００７５】実施例１０ ポリウレタンアイオノマーＰＵ−２をポリウレタンアイ
オノマーＰＵ−１に代えた以外は、実施例９と同様にし
て半導電性帯電ロールを製造した。 実施例１１ アミン系硬化剤をγ−（２−アミノエチル）アミノプロ
ピルトリメトキシシラン（ＳＨ６０２０；トーレ・ダウ
コーニング社製）０．５部に代えた以外は、実施例９と
同様にして半導電性帯電ロールを製造した。 実施例１２ 表面層を実施例４と同じものに代えた以外は、実施例９
と同様にして半導電性帯電ロールを製造した。 実施例１３ ポリウレタンアイオノマーＰＵ−２をポリウレタンアイ
オノマーＰＵ−４に代えた以外は、実施例９と同様にし
て半導電性帯電ロールを製造した。
【００７６】比較例１ 前記ロール中間体(Ｉ)をそのまま帯電ロールとして下記
の帯電試験に供した。 比較例６ 比較例４で形成された抵抗制御層上に下記の組成物を塗
布した後、加熱して膜厚１０μｍの表面層を形成した。
製造された半導電性帯電ロールは、表面層が異なる以外
は比較例４のロールと同じ層構成からなる。 Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（前記トレジンＥＦ−３０Ｔ） １００部 カーボンブラック ５０部 メタノール ５００部 比較例７ 比較例４に示すＥＣＯ溶解の塗布液とは別に、無水過塩
素酸リチウムをＥＣＯ１００部に対する配合量が１部と
なるよう少量のメチルエチルケトンに予め溶解させてお
き、塗布直前に両者を混合して塗布した以外は、比較例
６と同様にして半導電性帯電ロールを製造した。 比較例８ 前記ロール中間体(II)の表面に比較例６と同じ抵抗制御
層および表面層を形成して、半導電性帯電ロールを製造
した。
【００７７】（性能評価試験）実施例９〜１３および比
較例１，６〜８の各半導電性帯電ロールを、ページプリ
ンター（前記ＰＲ１０００／４−１１）のトナーキット
における帯電部に装着して、画出し試験を実施した。た
だし、プロセススピードを１６３ｍｍ／sec で操作でき
るよう上記ページプリンターを改造した。そして、前述
の評価試験と同じ条件下に、低温低湿環境での絶縁耐
圧、連続２万枚のプリントテストによる画質、およびブ
リード性を評価した。さらに、ニップ変形（永久歪み）
による帯電不良発生の有無を評価するために、４５℃／
９５％ＲＨの環境下に２週間放置した後室温に戻し、更
に１昼夜放置した後に画出しを行い、画質異常発生の有
無を判定した。それらの評価結果を各帯電ロールの層構
成と併せて下記の表４に示す。なお、表４中の○印は良
好な結果が得られたことを示す。
【００７８】
【表４】
【００７９】実施例１４ 前記ポリウレタンアイオノマー「ＰＵ−１」３０部とポ
リウレタン（前記ニッポラン２３０４）７０部とを充分
に混合した後、更にＰＵ−１と硬化剤との比が固形分比
で１００：１０となるように硬化剤（コロネートＨＸ）
を混合し、メチルエチルケトン／トルエン（３：１）の
混合溶剤を加えて、ＰＵ−１含有溶液の粘度が約１５０
ｃｐｓとなるように希釈した。得られた溶液を前記ロー
ル中間体(Ｉ)表面に塗布し、８０℃で３０分間乾燥した
後、１２０℃で２時間硬化させて膜厚１００μｍの抵抗
制御層（３ｄ）を形成した。このようにして、抵抗制御
層(３ｄ)の体積固有抵抗値が１０11Ωcmの半導電性転写
ロール(３)を製造した。 実施例１５ ポリウレタンアイオノマーＰＵ−１を前記ＰＵ−２に代
えた以外は、実施例１４と同様にして、半導電性転写ロ
ールを製造した。 比較例１ 前記ロール中間体(Ｉ)をそのまま転写ロールとして下記
の転写試験に供した。 比較例９ 抵抗制御層の構成成分としてのポリウレタンアイオノマ
ーＰＵ−１および硬化剤を除いた以外は、実施例１４と
同様にして、半導電性転写ロールを製造した。
【００８０】（性能評価試験）各半導電性転写ロールを
ページプリンター（前記ＰＲ１０００／４−１１）にお
ける転写部に装着して、画出し試験を実施した。絶縁耐
圧を評価するために、感光体表面の電荷輸送層および電
荷発生層を貫通する１ｍｍのホールをあけ、低温低湿
（１０℃，１５％ＲＨ）と高温高湿（２８℃，８５％Ｒ
Ｈ）の環境下に画出しを行って、画質を評価した。ま
た、ブリード性を評価するために、４５℃／８５％ＲＨ
の環境下に各半導電性ロールを４週間放置した後に室温
に戻し、更に１昼夜放置した後、前記トナーキットにお
ける帯電部に各ロールを装着して画出しを行い、感光体
表面の汚染の有無を判定した。その評価結果を下記の表
５に示す。
【００８１】
【表５】
【００８２】実施例１６ ポリウレタンアイオノマー「ＰＵ−１」１００部とポリ
ウレタン（前記ミラクトランＰ−２２Ｓ）１００部とを
充分に混合した後、更にＰＵ−１と硬化剤（コロネート
ＨＬ）の固形分比が１００：１０の割合となるように、
硬化剤を添加して充分に混合した。次いで、メチルエチ
ルケトン／トルエン（３：１）の混合溶剤を加えて、溶
液の粘度が１５０ｃｐｓとなるように希釈した。得られ
た溶液を前記ロール中間体(Ｉ)表面に塗布し、８０℃で
３０分間乾燥した後１２０℃で２時間硬化させて、体積
固有抵抗値１０10Ωcm，膜厚２０μｍの抵抗制御層(２
ｄ)を形成した。このようにして、３層構造の半導電性
加圧定着ロール(２)を製造した。 比較例１０ 抵抗制御層の構成成分としてのポリウレタンアイオノマ
ーＰＵ−１および硬化剤を除いた以外は、実施例１６と
同様にして、半導電性加圧定着ロールを製造した。 （性能評価試験）各半導電性加圧定着ロールをレーザプ
リンター（Laser Press ４１６０；富士ゼロックス社
製）における定着部に装着し、低温低湿（１０℃，１５
％ＲＨ）および高温高湿（２８℃，８５％ＲＨ）の環境
下にそれぞれ２万枚の実機走行試験を行って、トナーオ
フセット発生の有無を評価した。その評価結果を下記の
表６に示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】実施例１７ 合成例１で得られたポリウレタンアイオノマーＰＵ−１
溶液に硬化剤（デスモジュールＨＴ）を固形分比で１０
０：１０の割合で充分に混合した。得られた混合物を金
型に流し込んで１２０℃で３０分間硬化させて、ポリウ
レタンアイオノマーからなる厚さ２ｍｍの導電性弾性体
層(４ｂ)を形成した。この導電性弾性体層(４ｂ)の体積
固有抵抗値は１０9Ωcm であり、弾性体層(４ｂ)をステ
ンレス製薄板(４ａ)に接着・固定して単層の半導電性ク
リーニング兼除電ブレード(４)を製造した。 比較例１１ ポリオールＢの共重合成分としてイソフタル酸ジメチル
−５−スルホン酸ナトリウムを用いなかった以外は、合
成例１とほぼ同様にしてウレタンポリマーを合成した。
そして、このポリマーをポリウレタンアイオノマーＰＵ
−１に代えて用いた以外は、実施例１７と同様にしてク
リーニング兼除電ブレードを製造した。 （性能評価試験）前記画像形成装置(Ｕ)の除電器(１７)
を取り除くと共に、クリーニングブレード(１６ｃ)に代
えて、実施例１７および比較例１１のクリーニング兼除
電ブレードを用いた。すなわち、各クリーニング兼除電
ブレードをプリンター（Laser Press ４１６０；富士ゼ
ロックス社製）におけるクリーニング装置に装着して、
１００万枚の画出し試験を行ったところ、実施例１７の
クリーニング兼除電ブレードでは画質に異常が認められ
なかった。一方、比較例１１のクリーニング兼除電ブレ
ードでは、ブレードに電荷が蓄積したためクリーニング
不良が多発した。
【００８５】
【発明の効果】本発明の半導電性部材は、特定のイオン
性セグメントを置換したポリウレタンアイオノマーを構
成成分とするもので、画像形成の諸工程に用いられる機
能部材の環境依存性を改善することができる。また、本
発明の半導電性帯電部材によれば、電気抵抗の環境依存
性が改善される他に、高温高湿環境下においてブリード
の発生がなく、また導電性ゴム層の永久歪み変形による
画質異常が発生せず、かつ低温低湿環境における繰り返
し使用時の抵抗の上昇という従来技術の欠陥が大幅に改
善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは本発明の一実施例として示す２層構
造の半導電性部材の斜視図であり、図１Ｂはその断面図
である。
【図２】 図２Ａは本発明の別の実施例として示す３層
構造の半導電性部材の断面図であり、図２Ｂは４層構造
の半導電性部材の断面図である。
【図３】 図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ異なるタイプ
の本発明の半導電性部材の説明図である。
【図４】 本発明の半導電性部材を一例として帯電部に
装着した画像形成装置の全体説明図である。
【図５】 帯電器の構造を示す図４の要部拡大図であ
る。
【符号の説明】
１〜５…半導電性部材、１ａ〜５ａ…導電性基体、１
ｂ，４ｂ…導電性弾性体層、２ｂ，３ｂ…導電性ゴム
層、２ｃ，３ｃ…中間層、２ｄ，３ｄ…抵抗制御層、１
ｃ，３ｅ，４ｃ…表面層、１１…被帯電体（感光体）、
１３…帯電器、１５…転写器、１６ｃ…クリーニングブ
レード、１７…除電器、２２ｂ…加圧定着ロール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０３ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０３ 21/10 21/00 ３１８ (72)発明者 福田 光男 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 三原 淳 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 尾崎 雄三 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 滝波 真人 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 総山 武夫 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−203169（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−260045（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−54836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−179959（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 F16C 13/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極として機能する導電性基体と、その
    上に形成された導電性層とからなり、前記導電性層は前
    記導電性基体表面に形成された導電性弾性体層と前記導
    電性基体および導電性層表面間の抵抗値を調整するため
    前記導電性弾性体層の上に形成されたスルホン酸基、カ
    ルボキシル基および第三級アミノ基あるいはこれらの塩
    から選ばれるイオン性セグメントの少なくとも１種を分
    子内に有するポリウレタンアイオノマーを構成成分とす
    る抵抗制御層と、前記抵抗制御層を被覆する対磨耗性の
    導電性の表面層とを有する半導電性部材。
  2. 【請求項２】 前記ポリウレタンアイオノマーは、ガラ
    ス転移温度が３０℃以下であり、かつ体積固有抵抗値が
    １０6〜１０9Ωcmの範囲にある請求項１記載の半導電性
    部材。
  3. 【請求項３】 前記ポリウレタンアイオノマーは、有機
    ポリイソシアネートと長鎖ポリオール、またはこれらと
    更に鎖延長剤との反応生成物である請求項２記載の半導
    電性部材。
  4. 【請求項４】 前記長鎖ポリオールとしてポリエステル
    ポリオールを用い、該ポリエステルポリオールおよび鎖
    延長剤の少なくとも一方に前記イオン性セグメントを有
    する請求項３記載の半導電性部材。
  5. 【請求項５】 前記ポリエステルポリオールのモノマー
    成分として、５−スルホイソフタル酸もしくはそのカル
    ボン酸エステルまたはこれらのスルホン酸塩を用いる請
    求項４記載の半導電性部材。
  6. 【請求項６】 前記鎖延長剤としてジメチロールプロピ
    オン酸またはＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒド
    ロキシエチル）アンモニウム塩を用いる請求項４記載の
    半導電性部材。
  7. 【請求項７】 前記長鎖ポリオールの分子量が３００〜
    １００００の範囲にある請求項３〜５のいずれかに記載
    の半導電性部材。
  8. 【請求項８】 前記抵抗制御層がポリウレタンアイオノ
    マーおよび分子内にイオン性セグメントを含まないポリ
    ウレタンのブレンド材料を構成成分とする請求項１記載
    の半導電性部材。
  9. 【請求項９】電極として機能する導電性基体と、その上
    に少なくとも導電性ゴム層とフッ素ゴムを構成成分とす
    る中間層と抵抗制御層とを形成した半導電性部材からな
    り、上記抵抗制御層は、スルホン酸基、カルボキシル基
    および第三級アミノ基あるいはこれらの塩から選ばれる
    イオン性セグメントの少なくとも１種を分子内に有する
    ポリウレタンアイオノマーを構成成分とし、該ポリウレ
    タンアイオノマーのガラス転移温度が３０℃以下であ
    り、かつその体積固有抵抗値が１０6〜１０9Ωcmの範囲
    にあることを特徴とする半導電性部材。
  10. 【請求項１０】 上記導電性ゴム層はシリコーンゴムを
    構成成分とすることを特徴とする請求項９記載の半導電
    性部材。
  11. 【請求項１１】 前記ポリウレタンアイオノマーが有機
    ポリイソシアネートと長鎖ポリオールまたはこれらと更
    に鎖延長剤との反応生成物であり、上記長鎖ポリオール
    として用いられるポリエステルポリオールおよび鎖延長
    剤の少なくとも一方に前記イオン性セグメントを有する
    請求項９記載の半導電性部材。
  12. 【請求項１２】 前記長鎖ポリオールの分子量が３００
    〜１００００の範囲にある請求項１１記載の半導電性部
    材。
  13. 【請求項１３】 ポリエチレングリコールおよびポリプ
    ロピレングリコールの少なくとも一方を前記長鎖ポリオ
    ールの共重合成分とする請求項１１記載の半導電性部
    材。
  14. 【請求項１４】 帯電ロールとして用いる請求項９記載
    の半導電性部材。
  15. 【請求項１５】 前記中間層が、フッ化ビニリデン系エ
    ラストマーおよびアミン系硬化剤を含有する塗布液を硬
    化させた塗膜から形成される請求項９記載の半導電性部
    材。
  16. 【請求項１６】 前記フッ素ゴム中に導電化剤としてフ
    ッ化カーボンを含有すると共に、中間層の体積固有抵抗
    値が１０4〜１０9Ωcmの範囲にある請求項９記載の半導
    電性部材。
  17. 【請求項１７】 前記中間層の膜厚が５〜５０μｍの範
    囲にある請求項９記載の半導電性部材。
  18. 【請求項１８】 電極として機能する板状の導電性基体
    と、その上に少なくとも導電性弾性体層を形成した半導
    電性部材からなり、上記導電性弾性体層は、スルホン酸
    基、カルボキシル基および第三級アミノ基あるいはこれ
    らの塩から選ばれるイオン性セグメントの少なくとも１
    種を分子内に有するポリウレタンアイオノマーを構成成
    分とし、該ポリウレタンアイオノマーのガラス転移温度
    が３０℃以下であり、かつその体積固有抵抗値が１０6
    〜１０9Ωcmの範囲にあることを特徴とする半導電性ク
    リーニング兼除電ブレード。
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